Почему внедрение ветрогенераторов в советское время не увенчалось успехом?
В нашей стране вопрос о ветроэнергетике стал на повестку дня позже, чем на Западе. Многие отечественные историки пишут, что впервые об этом побеспокоился Ленин еще в 1918 году в «Наброске плана научно-технических работ». Правда, сказал он о них как-то неопределенно и вскользь, лишь упомянул «водные силы и ветряные двигатели вообще». Ленин почти 20 лет прожил в эмиграции в Европе, читал тамошнюю прессу и поневоле был в курсе европейских и американских достижений в этой области. Однако в плане ГОЭЛРО, утвержденном им в 1920 году, про ветроэлектрогенераторы нет ни слова.
Слова о них сказал академик Глеб Кржижановский, председатель Главэлектро ВСНХ и председатель ГОЭЛРО только в мае 1929 года на V съезде Советов: «Грубые прикидки наших ученых говорят, что мы можем с поверхности европейской части СССР получить в течение года 3000 млрд кВт.ч энергии ветра, то есть мощность, превосходящую все мыслимые мировые потребности в ней. Мы должны ветровыми двигателями более совершенной конструкции заменить старые ветряки в деревне, которые, как они ни были плохи, давали общую мощность до 800 тыс. л. с. Эти ветряки могут быть и пионерами сельской электрификации… А со временем мы их включим в сеть электропередач, и они заживут новой жизнью!»
В 1931 году в городе Курске ток дал ветряной генератор конструкции местного изобретателя Анатолия Уфимцева. Его ветроэлектростанция (ВЭС) и поныне стоит в Курске и охраняется государством как памятник отечественной инженерной мысли. Внешне она напоминает аналогичные датские ВЭС 1910-х годов, что неудивительно. Первая разработка Уфимцева датируется 1918 годом, когда он написал о своем изобретении председателю советского правительства Ленину и товарищу Кржижановскому с просьбой дать ему денег на строительство его «небесной шахты» (вероятно, название он придумал, подразумевая, что «топливом» его ВЭС служит небесный ветер, а не уголь из шахты, как для обычных ТЭС).
Денег вожди ему тогда не дали, зато выписали «охранительное временное свидетельствование за номером 1341» на его изобретение и прикрепили к нему в помощь куратора из Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) — профессора Владимира Ветчинкина. С его помощью изобретатель-самоучка конвертировал «временное свидетельствование» в полноценный патент №1457, выданный ему 31 июля 1926 года сроком на 15 лет (с приоритетом от 14 января 1924 года), а после речи Кржижановского на съезде Советов в 1929 ЦАГИ выделил ему из своего бюджета и средства, необходимые на сооружение ВЭС.
Весной 1931 года комиссия ЦАГИ провела испытания ветросиловой установки Уфимцева, которая к этому времени имела уже трехлопастной ротор (а не двухлопастной, как в его патентной заявке), кстати, внешне удивительно похожий на роторы современных горизонтальных ВЭС, только более массивный относительно всей конструкции ВЭС. В протоколе испытаний была зафиксирована мощность ветросиловой установки — 2 л. с. (1,5 кВт) при силе ветра 4 м/с. В течение пяти лет до кончины Уфимцева в 1936 году она исправно снабжала электричеством мастерскую изобретателя и освещала его усадьбу. Сейчас она памятник.
В иностранных справочниках и энциклопедиях, включая Британскую энциклопедию, по какой-то странной причине до сих пор в число знаменательных вех истории ветроэнергетики включают «Ялтинскую ВЭС мощностью 100 кВт, построенную в 1931 году». Прямо так и пишут, что она была предтечей (forerunner) современных ветрогенераторов горизонтального типа. Такая ВЭС действительно вошла в строй в 1931 году и во многом предвосхищала тот путь, по которому после нефтяного кризиса в 1970-е годы, ставшего толчком для реанимации мировой ветроэнергетики, пошла инженерная мысль, то есть действительно была предтечей, прообразом, архетипом современных ВЭС.
Но эта ВЭС была не в Ялте, а в Севастополе, точнее на полпути между Севастополем и Балаклавой. В Ялте же, точнее на плато Ай-Петри над Ялтой, по инициативе наркома тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе начали в 1936 году строить такую же ВЭС, как в Балаклаве, только мощностью не 100 кВт, а 5 МВт. Построили циклопических размеров бетонный стакан под ее основание, потом решили строить не 5-мегаваттную, а все-таки 100-киловаттную ВЭС, но с двумя роторами-пропеллерами, а потом, когда нарком Орджоникидзе скоропостижно скончался от инфаркта, решили вообще ничего там не строить. С тех пор многие поколения ялтинских властей ломали себе голову, к чему бы им приспособить бетонный стакан на Ай-Петри, но пока ничего не придумали.
Иная история была у Балаклавской ВЭС, она исходно строилась как «опытовая», экспериментальная, на ней предполагалось проверить и отработать все узлы ВЭС большой мощности, чтобы потом оптимальный вариант запустить в серию. Ее мощность была 100 кВт с перспективой повышения ее до 400 кВт, в то время когда мощность работавших ветроагрегатов за рубежом не превышала 50–70 кВт.
В нашей стране ветроэнергетика начала развиваться позже, чем на Западе, но взялись за нее всерьез, по крайней мере теоретически. Упоминавшийся выше профессор Ветчинкин на основе теории идеального гребного винта Жуковского в 1914 году сформулировал теорию идеального ветряка. Она и проверялась экспериментальным путем в ЦАГИ, а потом в Центральном ветроэнергетическом институте (реорганизованном в дочерний институт отделе ветроэнергетики ЦАГИ).
В 1924 году была спроектирована и установлена на бакинских нефтяных промыслах первая ветроустановка ЦАГИ для привода насосов нефтяных скважин с диаметром рабочего колеса 14 м и мощностью 36,8 кВт. Для колхозов и совхозов (как привод для насосов и мельниц) были созданы многолопастной тихоходный ветродвигатель ТВ-5, мощностью 1,8 кВт и затем его сменила более мощная модификация ТВ-8, которая пошла в серию, и к 1936 году их было в стране 1300 штук. Что же касается быстроходных трехлопастных ВЭС, то в серию в 1935 году пошла модель 3ЦВИЭ Д-12 с диаметром ветроколеса 12 м и мощностью генератора до 15 кВт с вертикальной червячной трансмиссией от ветроколес к электрогенераторам у основания башни. До войны их было построено 1500 штук. По заказу дирекции Северного морского пути были разработаны несколько конструкций ВЭС для аномальных атмосферных условий — ветра до 40 м/с и температура воздуха до минус 40°С, которые эксплуатировались на десятках полярных станций от Баренцева моря до Чукотки до начала 1950-х годов.
Но все основные инженерные решения для ВЭС большой мощности проверялись на экспериментальной Балаклавской ВЭС. Общее руководство работами на ней осуществлял профессор Ветчинкин, а непосредственно руководил тестированием ВЭС инженер В.Р. Секторов. Выбор места для ее строительства определяли сразу несколько факторов: средняя годовая скорость ветра (6–8 м/с), близость в Севморзаводу, где собирали электродвигатель для ВЭС (10 км), развитая электросеть для присоединения к ней ВЭС без дополнительных затрат (эту сеть электроэнергией обеспечивала севастопольская паротурбинная ТЭС) и близостью к запроектированной ГЭС на реке Черной мощностью 17 МВт (18 км). Так что трамвайная линия Севастополь-Балаклава, для питания которой, как часто пишут, якобы строилась Балаклавская ВЭС, тут вообще ни при чем, трамваи по ней прекрасно возили граждан с 1925 года.
Пусковая наладка станции заняла май и июнь 1931 года, она проработала в режиме замедленных оборотов (19 об/мин) до сентября, потом для перехода на режим 30 об/мин потребовались демонтажные и монтажные работы, которые длились до февраля 1932 года. В этом году ВЭС проработала 8 месяцев с множеством остановок на осмотр, замену подшипников, лопастей и прочих элементов конструкции. В 1933 году ВЭС работала от 4 до 10 часов в сутки. Остальное время занимало устранение неполадок, связанных, как выяснилось в основном с крыльями (23 случая) и системой автоматического управления (25 случаев). Общее время работы машины на 1 июня 1933 года равнялось 1500 часов, в городскую сеть ушло около 40 000 кВт электроэнергии.
Все это показывает, насколько сложной была в ветроэнергетике доводка чертежей до реальности. Но главное было достигнуто: станция работала без заметных колебаний ее мощности даже при ураганных порывах ветра в 44 м/с, была проста в обслуживании, ее постоянный штат состоял из трех человек: начальник станции (электрик), механик и сторож. Эксперименты инженеров на ней продолжались, но с 1934 года она практически без перебоев вносила свою лепту в энергосистему города, сглаживая там пиковые нагрузки.
В 1935 ЦВЭИ был закрыт, и началось эпопея с мертворожденным по инициативе товарища Орджоникидзе мегаваттным мастодонтом на Ай-Петри. Зачем было закрывать институт на пике его успехов, рассуждать не имеет смысла. Причина и ее последствия очевидны: аппаратные интриги инженерной науке всегда приносили, приносят и будут приносить только беду. У инженеров-разработчиков самой мощной на то время в мире Балаклавской ВЭС Н.В. Красовского, Г.Х. Сабинина, В.Р. Секторова появилось время оформить авторские свидетельства на свои изобретения, связанные с конструкцией ВЭС, их можно почитать, они доступны в интернете.
Балаклавская станция давала ток до января 1942 года, когда фашистская авиация уже давно сравняла с землей севастопольскую ТЭС. Отдел ветроэнергетики в ЦАГИ был воссоздан только в 1946 году, но несмотря на наличие в нем ведущих специалистов в области электроветроэнергетики головной организацией в этой отрасли был назначен ВНИИ механизации и электрификации сельского хозяйства (ВИМЭ).
Сейчас мало кто помнит, что в середине 1950-х годов ветродвигатели производились в СССР 44 заводами примерно по 10 тысяч штук в год. В Краснодарском крае они обеспечивали до 30% энергопотребления животноводства. Но к концу 1950-х в связи с массовой электрификацией колхозов и совхозов с подключением их к централизованному электроснабжению электроветроэнергетика в нашей стране ушла на обочину как в научно-инженерном плане, так и в практическом, как это было в Европе и США за сорок лет до этого. Последняя попытка возродить ее распоряжением сверху имела вид «Постановления Совета Министров СССР от 17 сентября 1987 года № 1052 «Об ускоренном развитии ветроэнергетической техники в 1989–1995 годах». Это «ускорение» закончилось тем же, чем закончилось вся политика Перестройки и ускорения.
На Западе толчком к возрождению ВЭС, как уже сказано, был ближневосточный «топливный» кризис 1970-х годов, и хотя ни тогда, ни в нашем веке ветроэнергетика не стала дешевле по сравнению с временами мистера Браша, она тем не менее по известным причинам всяко поощрялась и поощряется как политически, так и экономически. В итоге всевозможные конструктивные вариации ВЭС исчисляются на сегодня десятками, самые высокие вытянулись до 220 м, самые мощные выдают до 13 МВт.ч, площади ветряных ферм (ветропарков по нашей терминологии) измеряются уже не гектарами, а квадратными километрами).
По данным Всемирной ассоциации ветроэнергетики (WWEA) в последнем доковидном 2019 году мощность ВЭС в мире составляла 650,7 ГВт. Вклад РФ в эту цифру составляет примерно 0,2%. Ситуация для прямой конкуренции бессмысленная, но отнюдь не безнадежная. В активе у нас столетняя история российской конструкторской ветроэнергетической школы, ведь не бесследно же она пропала! Так что будем ждать новых отечественных изобретений и новых прорывных технологий в области «небесных шахт».
В нашем Телеграм-канале мы разыгрываем бесплатную регистрацию товарного знакаи другие призы. Проходите по ссылке и принимайте участие!
Дарим скидку 4000 рублей при первом обращении на любую услугу onlinepatent.ru
Промокод: LOVEHABR
